自清洁纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料技术领域，特别是关于自清洁纳米材料及其制备方法，所述自清洁纳米材料包括位于底层的树脂型材层、位于树脂型材层表面的硫改性硅藻土粘性溶胶中间层以及位于中间层表面的自清洁纳米膜层；其中所述自清洁纳米膜层具体为含有纳米二氧化钛和氨基改性纳米二氧化硅颗粒的溶胶层。材料具有三层，相互间密实、不分层、不开裂，材料表面疏水性强，对有机物具有优异的降解作用，自清洁作用良好，材料的耐摩擦作用优异，有利于材料自清洁作用的长期维持。洁作用的长期维持。洁作用的长期维持。

【技术实现步骤摘要】
自清洁纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纳米材料
，特别是关于自清洁纳米材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]浮雕是雕刻的一种，雕刻者在基材上将他所要设计的形象表达出来，使它脱离原本基材的范围，其与沉雕相反。浮雕是雕塑与绘画结合的产物，靠透视、错位、光影等多元素来达成三维效果，但仅可通过一面或两面观看，浮雕一般需依附于另一基材，因此在建筑上使用较多，因其压缩的特性、光影的美感、艺术形式的表达、空间占据较小等因素，近年来越来越多的被用于室内环境的装饰。
[0003]浮雕常用基材如石头、陶土、木材、金属、树脂等往往未经改性而直接成型，长期暴露于复杂的环境下，其表面会积累大量的灰尘、皮肤碎屑、有机质、液体等，不仅影响美观，而且还会对浮雕造成腐蚀，影响其保存寿命。
[0004]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0005]为解决上述
技术介绍
中提及的至少一种技术问题，本专利技术的目的旨在提供一种自清洁纳米材料及其制备方法，材料具有三层，相互间密实、不分层、不开裂，材料表面疏水性强，对有机物具有优异的降解作用，自清洁作用良好，材料的耐摩擦作用优异，有利于材料自清洁作用的长期维持。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案。
[0007]一种硫改性硅藻土粘性溶胶在提升材料自清洁作用中的用途。
[0008]硫改性硅藻土粘性溶胶具体是以含硫硅烷偶联剂在碱液中对酸洗硅藻土进行改性制得。
[0009]所述含硫硅烷偶联剂包括γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷、双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)丙基]二硫化物或双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)丙基]‑
四硫化物的至少一种。
[0010]所述碱液是1～2.5mol/L的氢氧化钠溶液。
[0011]所述硫改性硅藻土粘性溶胶的制备步骤包括：取含硫硅烷偶联剂分散于80～100倍的氢氧化钠溶液中，升温至65～70℃，搅拌下在1～1.5h内缓慢加入酸洗硅藻土，恒温继续搅拌至少4h得均匀的硫改性硅藻土粘性溶胶。
[0012]优选地，搅拌速率是300～900r/min。
[0013]优选地，酸洗硅藻土的添加量是含硫硅烷偶联剂重量的5～10倍，优选6～10倍，更优选6～8倍，最优选8倍。
[0014]优选地，酸洗硅藻土具体经由下述步骤获得：硅藻土水洗除杂后烘干，粉碎过200目筛，浸没入浓度1.5～3.0mol/L盐酸中，85～90℃下150～600r/min搅拌活化至少2h，抽滤
后水洗至中性，45～60℃干燥至恒重得酸洗硅藻土。
[0015]通过以含硫硅烷偶联剂在碱液环境下对酸洗硅藻土进行改性，将得到的硫改性硅藻土粘性溶胶涂覆于型材基层表面制得自清洁材料，氢氧化钠因具有较强的碱性作用、离子化速度和较强的离子水程度，可与硅藻土中的活性
‑
Si
‑
OH发生反应生成硅氧四面体离子
‑
Si
‑
O
‑
Na
+
，并进一步形成具有空间网状结构的硅质层，硅质层可有效隔断外界与基层的空气、水分通道，提升材料的阻燃性能和耐腐蚀性能；此外，专利技术人在进一步研究中发现，应用含硫硅烷偶联剂对硅藻土进行改性后制备粘性溶胶涂覆于基层表面可显著增粘性溶胶的粘附作用，对自清洁纳米材料的耐摩擦作用起到了极大的提升作用，利于材料的自清洁作用、阻燃与防腐性能的长期维持。
[0016]自清洁纳米材料，包括：
[0017]‑
位于底层的树脂型材层；
[0018]‑
位于树脂型材层表面的硫改性硅藻土粘性溶胶中间层；以及
[0019]‑
位于中间层表面的自清洁纳米膜层；其中
[0020]所述自清洁纳米膜层具体为含有纳米二氧化钛和氨基改性纳米二氧化硅颗粒的溶胶层。
[0021]本申请提供一种自清洁纳米材料，其底层由可塑性的树脂型材层组成，可以依据既定的形状设定，因此可应用为浮雕设计，通过在树脂型材层表面设置硫改性硅藻土粘性溶胶中间层，有利于对树脂层表面的毛刺、裂纹、凹陷等缺陷进行遮掩，此外硫改性硅藻土粘性溶胶中间层与树脂型材层的粘附力度较强，不易脱落，材料最外层为自清洁纳米膜层，其内的氨基改性纳米二氧化硅颗粒可以起到连接硫改性硅藻土粘性溶胶中间层与自清洁纳米膜层的作用，从而使材料密实、不分层、不开裂，纳米二氧化钛出色的光降解有机物的作用可起到自清洁作用，并且材料表面疏水性强，水滴与水雾不会长久粘附，避免了水渍的产生。
[0022]优选地，所述树脂型材层的树脂是聚苯乙烯树脂、酚醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚乙烯树脂或聚丙烯树脂的一种。
[0023]优选地，所述硫改性硅藻土粘性溶胶中间层具体是将硫改性硅藻土粘性溶胶涂覆在树脂型材层表面，45～60℃烘干至少24h即得。
[0024]更优选地，硫改性硅藻土粘性溶胶以刷涂或喷涂的形式涂覆在树脂型材层表面，涂覆量共50～100g/m2，分2～4次涂覆，每次涂覆后均在45～60℃烘干至少1h。
[0025]更优选地，所述自清洁纳米膜层具体将包含二氧化钛纳米粒子的溶胶迅速涂覆在中间层表面，真空干燥至少6h即得。
[0026]更优选地，将包含二氧化钛纳米粒子的溶胶在3min内以150～300g/m2的量迅速刷涂或喷涂在中间层表面。
[0027]更优选地，真空干燥的温度是65～80℃。
[0028]更优选地，所述包含二氧化钛纳米粒子的溶胶的制备步骤包括：
[0029]1)聚乙烯吡咯烷酮溶解于无水乙醇中，加入氨基改性纳米二氧化硅颗粒后搅拌至分散均匀，再加入钛酸四丁酯后搅拌均匀得溶液Ⅰ；
[0030]2)40～50vol％的乙醇溶液以20～25％的盐酸溶液调节pH至3.5～4.0得溶液Ⅱ；
[0031]3)高速搅拌下，按照体积比1:16～20将溶液Ⅱ以1～3滴/s的速度滴加至溶液Ⅰ中
形成溶胶。
[0032]更优选地，步骤1)中的聚乙烯吡咯烷酮与无水乙醇、氨基改性纳米二氧化硅颗粒、钛酸四丁酯的重量比是1:70～80:1～5:25～28。
[0033]更优选地，步骤1)中的氨基改性纳米二氧化硅颗粒具体经由下述步骤制备得到：8～10体积10～15mg/L的Fe3O4纳米颗粒(15～30nm)水悬液和1体积工业氨水先后分散于100～110体积74～80vol％的乙醇溶液中，缓慢加入2～2.5体积的正硅酸乙酯乙二醇，120～600r/min搅拌下40～42℃水浴水解至少30min，加入0.2～0.25体积的γ
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫改性硅藻土粘性溶胶在提升材料自清洁作用中的用途，其特征在于：所述硫改性硅藻土粘性溶胶具体是以含硫硅烷偶联剂在碱液中对酸洗硅藻土进行改性制得。2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述含硫硅烷偶联剂包括γ
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巯丙基三甲氧基硅烷、γ
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巯丙基三乙氧基硅烷、双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)丙基]二硫化物或双
‑
[3
‑
(三乙氧基硅)丙基]
‑
四硫化物的至少一种；和/或所述碱液是1～2.5mol/L的氢氧化钠溶液。3.根据权利要求1或2所述的用途，其特征在于：所述硫改性硅藻土粘性溶胶的制备步骤包括：取含硫硅烷偶联剂分散于80～100倍的氢氧化钠溶液中，升温至65～70℃，搅拌下在1～1.5h内缓慢加入酸洗硅藻土，恒温继续搅拌至少4h得均匀的硫改性硅藻土粘性溶胶。4.根据权利要求3所述的用途，其特征在于：酸洗硅藻土的添加量是含硫硅烷偶联剂重量的5～10倍，优选6～10倍，更优选6～8倍，最优选8倍。5.自清洁纳米材料，其特征在于包括：
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位于底层的树脂型材层；
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位于树脂型材层表面的硫改性硅藻土粘性溶胶中间层；以及
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位于中间层表面的自清洁纳米膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕博文，肖思群，
申请(专利权)人：浙江趣玩作科技有限公司，
类型：发明
国别省市：